銀納米材料的形貌可控制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、一維、二維或三維方向上處在納米尺度范圍的納米材料具有許多其本體或分子所沒有的獨(dú)特的物理、化學(xué)和機(jī)械性能。這使得納米材料在光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、催化劑、傳感、生物醫(yī)學(xué)、微反應(yīng)器等等方面具有巨大的應(yīng)用港力。由于這些奇特的性能通常與納米材料的尺寸、形狀以及間距密切相關(guān)，因而納米材料的形貌可控制備變得非常重要。銀納米材料是這十年來最重要的納米材料之一，這不僅因?yàn)殂y是最好的導(dǎo)電導(dǎo)熱金屬，而且還因?yàn)殂y納米材料具有出色的表面等離子共振性能。目前很多有效的

2、方法已經(jīng)被證明可以用來制備銀納米材料，雖然仍然沒有一種簡單的方法可以隨心所欲地制備各種形狀的銀納米材料，但是多元醇法無疑是其中最優(yōu)秀的。至今為止，多元醇法已經(jīng)成功地制備了多種不同形狀的、尺寸均一的銀納米材料，比如：線、帶、方體、球體、三角板、雙錐體等。由于銀納米材料的真實(shí)形成機(jī)理目前未被完全揭示，大規(guī)模生產(chǎn)銀納米材料仍然有一定的困難，因而進(jìn)一步的科學(xué)研究也仍是十分必要的。本文基于國際上的最新研究，主要研究了銀納米材料的形貌可控制備，銀納

3、米材料形貌與性能之間的關(guān)系，以及銀納米材料在材料化學(xué)和分析上的應(yīng)用。 兩步多元醇法一直是制備納米銀線的有力手段，其包括了預(yù)制晶種(Pt)的引入和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的誘導(dǎo)作用。本文改進(jìn)了兩步多元醇法，在氣體保護(hù)氛圍中制備了不含其他任何金屬雜質(zhì)的納米銀線。證明了晶種制備過程在得到高收率納米銀線過程中的關(guān)鍵作用。此外還發(fā)現(xiàn)氣體保護(hù)氛圍不僅可以提高反應(yīng)的重復(fù)性，同時(shí)還能影響產(chǎn)物的形貌。采用氫氣作保護(hù)氣時(shí)，可以得到納米方體，這是在其

4、他保護(hù)氣中很難得到的。這部分的工作在解釋納米銀線形成的真實(shí)機(jī)理時(shí)，提供了一些新的證據(jù)。 采用一種納米線為晶種的多步多元醇法成功地在高濃度下制備了尺寸均一的銀納米棒。在這種改進(jìn)的三步多元醇法中，納米銀線被用來當(dāng)作第三步的晶種，在高濃度體系中，徑向生長得到長度相近但直徑增大的納米棒。通過研究，PVP在銀表面的解吸附被認(rèn)為是主導(dǎo)納米線晶種徑向生長而非軸向生長的主要因素。這種三步工藝對(duì)于大規(guī)模制備銀納米材料具有一定的重要價(jià)值。

5、開發(fā)了一種添加控制劑的新的一步多元醇法。這些控制劑可以分為三種：分子型、金屬陽離子型和無機(jī)陰離子型，可以通過形成銀鹽膠體或改變還原反應(yīng)速度來影響初期的成核，進(jìn)而影響最終的產(chǎn)物形貌。在研究中還發(fā)現(xiàn)了一種新的、高效的“晶種催化作用”策略，即采用Na2S作為控制劑來形貌可控制備銀納米材料。反應(yīng)初期形成的Ag2S膠體可以同時(shí)作為晶種和催化劑，產(chǎn)物形貌可以通過Na2S的濃度來控制，銀晶體的生長速度也能被Ag2S大大加速。此外還結(jié)合電鏡技術(shù)和紫外可